2020版新教材高中生物课堂检测素养达标5.4光合作用与能量转化二1含解析新人教版必修1

光合作用与能量转化（二）【概念·诊断】1.光合作用是生物界重要的生理过程,为地球上的绝大多数生物提供物质和能量。

下列关于光合作用的叙述,正确的是__________________。

①光反应需要光不需要酶②暗反应需要酶但不能在光下进行③光反应阶段氧气的释放来自水的光解④将CO2转变成含能量的有机物⑤光反应中消耗磷酸分子,暗反应中产生磷酸分子⑥暗反应中二氧化碳的固定生成C5,C3的还原消耗C5【解析】选③④⑤。

①光反应需要光也需要酶,如ATP合成需要酶的参与。

②暗反应需要酶,也可在光下进行。

③光反应产生的氧气来源于水的光解。

④CO2经过固定和C3的还原转变为含有稳定化学能的有机物。

⑤光反应中ADP和Pi合成ATP,暗反应中ATP水解形成ADP和Pi。

⑥暗反应中二氧化碳的固定消耗C5,C3的还原生成C5。

2.(2019·全国卷Ⅰ)将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中,一段时间后植株达到40 g,其增加的质量来自( )A.水、矿质元素和空气B.光、矿质元素和水C.水、矿质元素和土壤D.光、矿质元素和空气【解析】选A。

本题考查光合作用的影响因素。

植物生长过程中增重主要通过光合作用制造有机物,其主要过程是利用光能,将CO2和水合成储存能量的有机物,其中CO2来自空气。

另外,植物体内蛋白质、核酸等有机物的合成还需要矿质元素,故A项正确。

3.离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时,如果突然中断CO2的供应,短暂时间内叶绿体中C3与C5相对含量的变化是( )A.C3增多、C5减少B.C3增多、C5增多C.C3减少、C5增多D.C3减少、C5减少【解析】选C。

在光合作用暗反应过程中,CO2首先与C5结合,形成2个C3,最后经一系列的循环后又产生C5。

所以叶绿体在光照下进行光合作用时,C3和C5含量都维持在相对平衡的状态。

如果突然中断CO2的供应,CO2固定减弱,所以C3减少而C5增多。

4.用高速离心机打碎小球藻细胞,获得可以进行光合作用的离体叶绿体,进行如图所示的实验。

本实验( )A.释放的氧气中可以检测到放射性B.是研究光合作用过程中能量的传递和转换C.是用同位素示踪法研究由CO2合成糖类的过程D.是研究光合作用过程中光反应的过程【解析】选C。

科学家鲁宾和卡门以小球藻为实验材料,用18O分别标记H2O和CO2,最终证明光合作用释放的O2来自H2O,本题中提供的水不含放射性,所以释放的氧气中检测不到放射性;分析题图,可看出本实验利用的是同位素标记法(同位素示踪法)研究CO2合成糖类的过程,研究的是光合作用过程中暗反应的过程,而不是研究光合作用过程中能量的传递和转换。

5.下列与光合作用有关的化学物质的叙述,正确的是( )A.叶绿素全部分布在类囊体薄膜上B.光合作用的酶只参与暗反应过程的催化C.光反应产生的氧气全部来自水的光解D.CO2中的碳的转移途径是CO2→C5→C3→(CH2O)【解析】选C。

类囊体是叶绿体内的结构,原核生物含有叶绿素,但无叶绿体,A错误;光反应也需要酶的催化,B错误;光反应产生的氧气全部来自水的光解,C正确; CO2中的碳的转移途径是CO2→C3→(CH2O),D错误。

6.光合作用的光反应和暗反应依次发生在( )A.细胞质、细胞核中B.叶绿体的类囊体膜上、叶绿体的基质中C.叶绿体的外膜、内膜上D.叶绿体的基质中、叶绿体的类囊体膜上【解析】选B。

光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜,暗反应的场所是叶绿体基质。

综上所述,B符合题意。

7.下列关于植物光合作用暗反应的叙述中,错误的是( )A.暗反应要消耗光反应产生的ATPB.暗反应是只在暗处进行的反应C.C3的还原要消耗光反应产生的NADPHD.暗反应过程中有C5的再生【解析】选B。

暗反应要消耗光反应产生的ATP,A正确;暗反应有光无光均可进行,B错误;C3的还原要消耗光反应产生的NADPH和ATP,C正确;暗反应过程中有C5的再生和二氧化碳的固定,D正确。

【思维·跃迁】8.如图表示植物叶肉细胞光合作用和细胞呼吸过程中氢元素的转移途径,相关叙述不正确的是 ( )H2O NADPH(CH2O)[H]H2OA.过程①④在生物膜上进行B.过程①可以为过程④提供氧气C.过程①③④中能合成ATPD.过程④是有氧呼吸和无氧呼吸共有的阶段【解析】选D。

过程①在叶绿体类囊体薄膜上进行,④在线粒体内膜上进行,即都在生物膜上进行,A正确;过程①光反应可以为过程④有氧呼吸第三阶段提供氧气,B正确;过程①③④中能合成ATP,C正确;过程④是有氧呼吸特有的,D错误。

9.小乐同学在“绿叶在光下制造淀粉”的实验中发现一些问题,请帮他解决。

(1)为了把叶片中淀粉全部转运和消耗掉,小乐应将植物提前放在________________________________________处一昼夜。

(2)将叶片的一部分用不透光的纸遮盖起来的目的是设置_____________________________________________实验。

这样设置后,该实验中的变量是________________________________________。

(3)为了让绿叶充分进行光合作用,应将遮好纸片的植物放在_____________________________________________下几小时。

(4)这样处理后,摘取一片部分遮光的叶片,除去不透光纸后,将叶片放入酒精中隔水加热。

酒精逐渐变为绿色溶液,你认为是________________________________________溶解于酒精。

(5)用清水漂洗脱色叶片后向叶片滴加碘液,是为了检验叶片中是否含有____________________________________。

(6)滴加碘液片刻后,再用清水洗去碘液,预期:叶片遮光部分不变蓝,不遮光部分变为__________________色。

(7)若实验结果与预期相符,则实验表明:_______________________________________________________________。

【解析】(1)为了把叶片中淀粉全部转运和消耗掉,应将植物提前放在黑暗处一昼夜。

(2)实验设计时,一般要设置对照实验,故将叶片的一部分用不透光的纸遮盖起来的目的是设置对照实验。

遮光部分没有光照,未遮光的部分有光照,因此这样设置后,该实验中的变量是光照。

(3)为了让绿叶充分进行光合作用,应将遮好纸片的植物放在光照下几小时。

(4)将叶片放入酒精中隔水加热,叶绿素容易溶解于酒精,使酒精变为绿色溶液。

(5)用清水漂洗脱色叶片后,叶片颜色变淡。

淀粉遇碘变蓝,故向叶片滴加碘液,可检验叶片中是否含有淀粉。

(6)叶片遮光部分没有光照,叶片无法进行光合作用制造淀粉,滴加碘液不变蓝。

不遮光部分有光照,叶片可进行光合作用制造淀粉,滴加碘液变蓝。

(7)若实验结果与预期相符,则表明绿叶在光下能制造淀粉。

答案:(1)黑暗(2)对照光照(3)光照(4)叶绿素(5)淀粉(6)蓝(7)绿叶在光下能制造淀粉【拓展·探究】10.阅读下列与光合作用有关的材料,并回答相关问题:材料1:美国科学家鲁宾和卡门把小球藻分成2组,研究光合作用释放的气体,实验结果如表:组号物质气体ⅠH2O和C18O2O2ⅡO和CO218O2材料2:景天科植物有一种很特殊的CO2同化方式:夜间气孔开放,吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭,液泡中的苹果酸经脱羧作用释放出CO2用于光合作用。

材料3:在甘蔗、玉米等植物的叶肉细胞中,叶绿体固定CO2的最初产物是含4个碳的草酰乙酸,然后转化为苹果酸进入维管束鞘细胞的叶绿体中释放CO2(简称C4途径),再进行卡尔文循环(C3途径)。

C4途径起到CO2泵的作用,提高了C4植物利用CO2的能力。

(1)材料1中,研究元素去向用的技术方法是什么?______________________________________________________。

(2)材料1的实验结果表明________________________________________。

若18O2进入线粒体一段时间后,线粒体内含18O的化合物有___________________________。

(3)材料2中,景天科植物夜晩能吸收CO2,却不能合成葡萄糖的原因是什么?____________________________________________________________________________。

气孔开闭的特点与其生活环境相适应,推测景天科植物的原始生活环境条件可能是____ ________________________________________。

(4)材料3中,C4植物首先将CO2固定形成_______________________________,然后释放CO2。

在炎热干旱的夏季,C4植物的优势表现为_____________________。

【解析】(1)材料1中,研究元素的去向用了同位素标记法。

(2)分析可知,材料1的两组实验结果说明光合作用释放的氧气中的氧来自水;若18O2进入线粒体一段时间后,该氧气先参与有氧呼吸第三阶段生成O,O参与有氧呼吸第二阶段生成C18O2,参与光合作用暗反应生成含有18O的有机物,该有机物参与有氧呼吸第一阶段生成含有18O的丙酮酸,进入线粒体。

因此一段时间后,线粒体内含18O的化合物有水、二氧化碳和丙酮酸。

(3)由于夜晚没有光照,不能进行光反应,无法为暗反应提供ATP、NADPH,因此景天科植物夜晩能吸收CO2,却不能合成葡萄糖;景天科植物夜晚气孔开放,而白天气孔关闭,说明其可能生活在炎热干旱的环境中。

(4)根据材料分析可知,C4植物首先将CO2固定形成四碳化合物(草酰乙酸),然后释放CO2。

在炎热干旱的夏季,C4植物利用CO2的能力强、光合效率高。

答案:(1)同位素标记(示踪)法(2)光合作用释放的氧气中的氧来自水水、二氧化碳、丙酮酸(3)没有光照,不能进行光反应,无法为暗反应提供ATP、NADPH 炎热干旱(4)草酰乙酸利用CO2的能力强、光合效率高。